基于经验模态分解的光纤陀螺1/fγ类型分形噪声滤除方法

提出了一种可有效滤除输出信号中干扰信号的新的光纤陀螺信号降噪方法.中高精度光纤陀螺的随机噪声中包含了白噪声和具有长程相关性、自相似性及1/fγ型谱密度特点的一种非平稳随机噪声--1/fγ型分形噪声.利用传统的滤波方法无法有效去除该类分形噪声,而新方法以经验模态分解(EMD)和阈值降噪方法为核心,结合提升小波理论对光纤陀螺的输出信号进行软阈值滤波,进而提高光纤陀螺的精度.利用这种新方法对多组实测数据进行滤波仿真实验,结果中仅偏置稳定性一项性能指标就已表明,使用新滤波方法滤波后数据精度可提高一个数量级,而相较传统的小波滤波方法可提高2.5倍,故此验证了新方法的有效性.     

小波分析在光纤陀螺分形噪声模拟中的应用

光纤陀螺随机误差的功率谱密度分别与频率的γ次方成反比,这类随机过程统称为1/fγ分形噪声,研究生成这类信号的方法对分析光纤陀螺的输出信号具有重要意义。分形噪声具有非平稳性、长程相关性、自相似性及1/fγ谱密度的特性,小波变换的多分辨分析是研究1/fγ噪声的良好工具。通过对高斯白噪声进行小波变换,再结合1/fγ噪声的方差特性,找到了满足1/fγ信号生成定理的各尺度正交小波系数,最后采用正交小波逆变换模拟出分形噪声,此方法可以产生任意噪声强度σ2、任意谱参数γ的1/fγ噪声。     

基于小波变换的压电陀螺类噪声滤波器设计

1/fγ类随机噪声是影响压电陀螺精度的主要因素之一,其中随机信号包括白噪声和分形噪声.由于分形噪声具有长期相关性和自仿射性,采用传统的低通滤波方法难以达到有效的滤波效果.本文利用分形噪声在小波变换域的特性采用小波变换域参数估计的方法获得噪声参数,通过小波白化的方法消除分形噪声的长期相关性和自仿射性,最后应用小波软阈值的滤波方法去噪.经过对某型号压电陀螺信号进行滤波实验,结果表明这种基于小波分析的滤波方法是有效的.     

基于小波变换的光纤陀螺降噪预处理技术

为了实现对光纤陀螺输出数据进行降噪,使输出数据能真实反映陀螺数据的目的,提出了一种基于小波变换的光纤陀螺降噪预处理技术.文中研究了小波变换及Birge-Massart算法,设计了基于小波变换的光纤陀螺的降噪预处理方法,利用该方法,对实测的光纤陀螺数据进行仿真试验.试验结果表明:用小波变换进行降噪处理具有良好的效果.     

小波理论在光纤陀螺中的运用

光纤陀螺除了具有无运动部件,无加速度引起的误差等优点外,其与传统机电陀螺的一个重要区别是存在较大的白噪声,这是光纤陀螺的特性所决定的。随机漂移是光纤陀螺的一个重要的指标,微小的漂移经过积分都将产生不可容忍的误差,因此对漂移的消噪具有重要的意义。光纤陀螺作为敏感角度信息的元件对其精度要求高,仅在硬件方面提高它的精度增大成本,而从软件提高精度显得尤为重要。本文用小波消噪的方法来提高光纤陀螺精度,具体介绍了快速小波算法和对小波不同阈值的选取,并且针对软、硬阈值的不足介绍一种新的滤波方法,软、硬阈值相结合的消噪方法。通过实验比较证明这种方法能更好地进行消噪。     

光纤陀螺消噪方法研究

随着光纤陀螺(FOG)精度和可靠性的不断提高,光纤陀螺捷联惯导系统在导弹武器中得到越来越广泛的研究和应用。但是,在导弹的初始对准与导航过程中,光纤陀螺的输出噪声严重影响了对准与导航的精度。因此,有必要对光纤陀螺的输出信号进行消噪处理。在分析了光纤陀螺输出噪声的基础上,将小波阈值去噪理论应用到光纤陀螺信号处理中,并与基于ARIMA模型的强跟踪Kalman滤波去噪方法进行了比较。研究表明,基于小波的去噪方法能够更好地估计光纤陀螺的输出信号,具有更为理想的去噪效果,有效地解决了对准与导航过程中光纤陀螺噪声的影响,提高了对准与导航的精度。     

光纤陀螺全频域小波阈值降噪技术

为了有效地去除光纤陀螺信号中的分形噪声,提出了全频域小波多尺度阈值降噪方法。从分形信号的分数微分形式出发,建立了分形信号与高斯白噪声之间的联系,结合小波分析的高阶消失矩特性,实现了分形信号在小波空间的去相关。当分形信号被具有高阶消失矩的小波分解后,其在小波域具有白噪声的特点,可以采用阈值处理的方法予以去除。同时,根据陀螺信号噪声的宽频带特点,对小波分解的低频近似系数和高频细节系数进行阈值处理,有效地抑制了噪声成分。光纤陀螺信号的降噪实例表明:相比传统的小波阈值降噪方法、卡尔曼滤波方法和滑动平均滤波方法,该方法具有较好的降噪效果。     

光纤陀螺信号数字滤波算法研究

针对光纤陀螺信号漂移误差和噪声的影响及陀螺稳定平台系统的特点,研究了滑动滤波、FLP自适应滤波、小波变换阈值滤波3种直接对陀螺输出信号进行数字滤波处理的方案.最后对某陀螺惯性稳定跟踪转台中使用的光纤陀螺信号的测试和统计分析结果表明,采用小波变换阈值滤波可有选择地对陀螺信号的噪声成分进行抑制,其滤波去噪效果明显.     

小波阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的应用

根据光纤陀螺信号的数学模型和小波多分辨率分析的特点,利用小波变换阈值滤波可有效地处理光纤陀螺信号的噪声.利用Allan方差法并通过最小二乘拟合得到光纤陀螺信号噪声中各误差源的幅度.对某型号光纤陀螺静态输出信号进行了小波阈值滤波,并定量地分析和比较了4种常用阈值下的滤波效果.通过实验结果分析,验证了小波变换阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的可行性,并验证了针对某型号光纤陀螺静态输出信号,采用长度对数阈值滤波的优越性,对光纤陀螺信号处理具有参考价值.     

激光陀螺分形噪声的理论与实验研究

给出了一种利用小波分解求取激光陀螺分形噪声参数的方法。采用dB10小波,分别对中精度和高精度激光捷联导航系统(LINS)100Hz导航数据做7次小波变换,估计出了两种陀螺中分形噪声的分形指数γ分别约为1和2;试验说明,在导航频率下,激光陀螺噪声表现出的不是随机游走,而是一种零偏不稳定性和角速率随机走,并对这一现象的成因进行了深入讨论。为了减少这种不稳定性,从激光陀螺设计制造角度,应提高光源输出功率和镀膜质量;从信号处理角度,应设计适合LINS的数字滤波算法。最后给出了利用FIR滤波器凹点作为陷波器的参数设计结果,实测数据证明,在阶数增加很少的情况下,实现了对3个陀螺抖动频率同时陷波,提高了激光陀螺数据输出精度。     

光子晶体光纤陀螺热相位噪声研究

光子晶体光纤陀螺使用光子晶体光纤替代普通光纤绕制光纤环,是光纤陀螺的发展方向。光纤种类不同,其热相位噪声特性与传统陀螺存在差异。对光子晶体光纤陀螺光纤热相位噪声展开研究,利用有限元方法建立光纤模型及噪声模型,并搭建光源强度噪声抑制光路对热相位噪声进行测量,通过实验结果与仿真的对比,验证了模型的正确性。     

光纤陀螺的发展与应用

介绍了光纤陀螺的原理特点和发展,重点叙述了光纤陀螺在国内外发展的技术问题及应用环境。将国内光纤陀螺发展迅速的中航捷锐为例进行了产品性能描述。随着现代微电子技术、光电子技术和信号处理技术的进步,预测了光纤陀螺在未来的发展趋势。     

环圈对光纤陀螺信号尖峰的影响

采用环圈用胶的应力松弛原理解释了光纤陀螺信号中出现尖峰。在微小时间延迟内,由于胶对其所附着的小段光纤施加了不同大小的作用力,光纤环中相向传输的两束光波产生了不同的相位延迟,造成了非互易相位误差,从而导致了陀螺信号中出现尖峰。实验证明了,改变环圈用胶的交联程度可以避免光纤陀螺信号出现尖峰。     

用于光纤陀螺的超辐射发光二极管组件

超辐射发光二极管(SLED)作为一种非相干性宽带光源，是光纤陀螺仪(FOG)和光纤传感器的理想光源，也是光时域反射仪(OTDR)和中短距离光通信的主要光源之一。SLED组件采用8脚蝶形式或14脚双列直插式管壳全金属化气密性封装，标准单模光纤(SA伊)或保偏光纤(PMF)耦合输出。组件包括SLED管芯、半导体致冷器(TEC)、热敏电阻，可带背光探测器。使用时可通过外电路对组件实现功率控制和温度控制，使组件能长期稳定工作。与光纤耦合效率可达45％以上，光谱宽度大于40nm工作电流100mA)。     

小波包阈值降噪法处理光纤陀螺信号

光纤陀螺以其自身结构和外部环境的影响容易在输出信号中产生随机噪声。为了消除光纤陀螺输出数据中的随机噪声,提出了用小波包阈值法来处理陀螺信号。在分析小波包变换理论及其分解重构算法的基础上,结合光纤陀螺输出数据的数学模型,对光纤陀螺随机信号进行四层小波包分解。通过阈值法对分解得到的各个节点分解系数中小于阈值的部分置零,利用处理过的节点系数进行重构以消除重构陀螺信号中的噪声。仿真实验结果表明,小波包阈值法比小波软硬阈值法在处理光纤陀螺信号中的效果更好,信噪比更高。     

数字调制谐振式光纤陀螺闭环检测方案的研究

谐振式光纤陀螺是采用环形谐振腔来增强萨格纳克（Sagnac）效应的，其数字闭环检测方案具有动态范围大，灵敏度高的特点。对于双频率数字调制的谐振式光纤陀螺，该文提出了两种基于数字信号处理芯片（DSP）实现的闭环检测方案，并利用Matlab软件对两种检测方案进行了全面的比较。     

用于光纤陀螺的LiNbO3集成光学器件

本文报道用于光纤陀螺(FOG)的LiNbO_3集成光学(IO)器件及其技术。介绍制作LiNbO_3波导的扩散和质子交换两种技术,叙述了国内外近年研制和生产的FOG用多功能集成光学芯片及LiNbO_3相位调制器,给出了它们的结构、性能和封装(光纤耦合)技术。对国内外发展状况的综述表明,在这个技术领域,国内研制的器件的性能,已接近国外80年代末的水平。     

基于小波分析的BOTDR光纤传感器信号处理方法

布里渊光时域反射测量技术(BOTDR)测量数据看作由不同频率成分组成的数字信号序列,采用小波分析对其进行处理。利用小波变换对BOTDR的测量数据进行消噪处理和异常值检测,并用某工程现场实测的BOTDR数据进行了验证。实例表明,小波分析在消除噪声和检测异常点是十分有效的。     

基于长程光纤网络的谐振腔光纤陀螺

提出一种全新结构的基于长程光纤网络光调制谐振腔光纤陀螺(R FOG)系统,利用R FOG传感部件光纤环形腔的光纤长度短、体积小以及无源特点,将其通过长程光纤网络与后端的光源、探测器及复杂的信号处理部件连接起来,实现远距离的无源角速度探测。这种结构的R FOG具有很高的理论灵敏度可达5×10-8 rad/s,采用的全数字闭环处理方案能实现大动态范围信号检测,而且对转换器的要求不高。各种误差消除措施可以在系统中很方便的实现,大大提高陀螺性能。结合光纤系统的各种复用技术,该R FOG结构可以组成大型的远距离角速度惯性测量网络系统,有效地克服了传统R FOG在系统成本和复杂性上的劣势,为R FOG走向实用提供了新途径。